JPH02151321A - 金属材料の剪断加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は金属材料に繰り返しの厚み方向の振動を加え
ながら精密剪断加工を行い、特に延性金属材料に対して
はコイニング成形を同時に可能とした金属の剪断加工方
法に関する。

（従来の技術） 従来から行われてきた精密剪断加工法として、予め打抜
き又は穴明けされた剪断切口面を、再度打抜き工具で縁
を削り取り、平滑な切削面を得るシェービング法と、板
押えと逆挿えとで板を押え、板押え面上の三角突起によ
り板を拘束し、静水圧効果により亀裂を防ぐ精密打抜き
（ファインブランキング）法が広く行われてきた。

またコイニング法としてはプレスにて所望形状の溝加工
を行う場合とエツチングにより溝加工を行う場合がある
。プレスによる場合では１回目のプレスでは目的の溝深
さまで成形できず、プレス加工後の加工硬化した材料を
焼鈍により軟化させ、再度プレス加工を行う。このサイ
クルを数回繰返した後にプレスで打抜き加工が行われる
。また、エツチングにより溝加工を行う場合は「マスキ
ング」、「エツチング」、「マスキング除去」の工程を
行っている。

（発明が解決しようとする課題） これらの方法のうちシェービング法は「だれ」の少ない
比較的高精度の切口面が得られるが、複数の工程を要す
るし、自動化が困難である。ファインブランキング法で
は破断面をほぼ無くすることはできるが「だれ」の発生
は防止できない。

一方、コイニング法として行われるプレス成形では１回
のプレスでは目的の溝深さまで成形できず、プレス加工
後の加工硬化した材料を焼鈍により軟化させ、再度プレ
ス加工を行う必要がある。

このサイクルを数回繰返した後に最終的に打抜き加工が
行われる。この場合、プレス工程毎に高度の位置決め技
術が必要であり、現状では熟練工による技術に頬ってお
り、自動化されにくい。また、エツチングによる場合は
、工数と時間がかかるうえ、打抜き工程は別工程である
。又金、銀などの貴金属材料の加工ではエツチング処理
した金属の再生にコストがかかるので問題が多く、採用
されていない。

（課題を解決するための手段） 本発明は、板状の金属材料を５〜２００　ｋｇ／ｍｍｚ
Ｏ面圧で一対のダイ及び一対のパンチにて拘束し、次い
でこの状態で金属材料の厚み方向に０．５〜１０００Ｈ
ｚの同期振動を与えながら所定形状に打抜くことを特徴
とする金属材料の剪断加工方法であって精密剪断を可能
とするものであり、さらに、もう一つの発明は板状の延
性金属材料を５〜２００ｋｇ　／　ｍｅ　”の面圧で一
対のダイ及び先端に所定形状の溝が形成された一対のパ
ンチにて拘束し、次いでこの状態で少なくとも一方のパ
ンチから金属材料の厚み方向に０．５〜１００１１ｚの
振動を与えて材料表面にコイニング加工を行い、最後に
所定形状に打抜くことを特徴する延性金属材料の剪断加
工方法であって、−工程によってコイニングと精密剪断
加工を行って加工工程の短縮を可能としたものである。

（作　用） 本発明に係る方法によれば、まず金属材料の板材を一対
のダイ及び一対のパンチにより拘束し、５〜２００ｋｇ
／ｍ”の面圧を静水圧によって材料にかけると同時に、
油圧サーボ方式、偏心カム方式、電磁方式などにより０
．５〜１０００　Ｈｚの上下の同期振動を一対のポンチ
に与えながら打抜き加工を行う。

さらに、他の発明によれば、金、銀、銅などの板状の延
性金属材を、一対のダイ及び対向する先端に成形溝が形
成された一対のポンチにより拘束し、５〜２００ｋｇ／
ｍｍ”の面圧を静水圧によって材料にかけると同時に０
．５〜１００Ｈｚの金属材料の厚み方向の振動を少なく
とも一方のパンチから付与しコイニング加工を行い、コ
イニング加工完了後に打抜きを行う。

（実施例） まず本発明において用いられた装置の概略を第６図に示
す。

機台（１）に戴置された金型ホルダ（２）には下ダイ（
３）が固定され、上ダイ（４）には第２図に示すダイク
ランプシリンダ（５）が直結され、ダイクランプシリン
ダ（５）により昇降可能とされていて、金型ホルダ（２
）に案内されて昇降する。また、上パンチの後端にはパ
ンチクランプシリンダ（９）に連設されている。

下パンチ（１０）の一端はコ字形の加振フレーム（１２
）に取付けられる。さらに加振フレームはサーボシリン
ダ（１３）に直結していて、下パンチに振動を加える。

下バンチ（１０）は下ダイ（３）により昇降可能に案内
される。パンチクランプシリンダ（９）は加振フレーム
（１２）に直結していて加振フレームと共に振動し、上
パンチ（６）に振動を加える。

振動源であるサーボ弁（１４）は図示しない圧油源と連
通し、かつ、サーボアンプ（１５）からの信号を受けて
０．５〜１ｏＯＨｚの振動を加振フレーム（１２）に与
える。さらにサーボアンプはサーボシリンダの端部に設
けられた変位計（１６）及び変位測定用アンプ（１７）
の信号を受けて、サーボ弁（１４）に制御信号を送る。

また、サーボアンプ（１５）は関数発生器（１１）に連
結していて振動開始指令を受ける。シーケンサ（１８）
は関数発生器（１１）に直結してこれを作動させると共
に、ダイクランプシリンダ（５）の切喚弁（２０）およ
びパンチクランプシリンダ（９）の切換弁（１９）に指
令を送り、図示しない圧油源から圧油を導いて各シリン
ダを順次作動させるようになっている。

まず操作盤（図示せず）よりシーケンサ（１８）に加工
開始指令を与える。次いで切換弁（２０）のダイ用ソレ
ノイドに指令が入りダイクランプシリンダ（５）にて金
属材料（Ｗ）をクランプする。切換弁（１９）のパンチ
ソレノイドに指令が入りパンチクランプシリンダ（９）
にてワーク（Ｗ）を加圧する。上パンチ（６）の底部（
８）と下パンチ（１０）にて材料（Ｗ）をクランプする
。この際、クランプ力は金属材料に対して圧痕や著しい
変形が生じない範囲で、できるだけ高い静水圧を加える
（第１図イ）。この状態で関数発生器（１１）により振
動開始指令を与え振動を加振フレーム（１２）に与える
。加振フレーム（１２）に振動を与えると第１図（ロ）
に示すように上下パンチ（６）、（１０）に振動が加わ
る。これは第２図に示す振動波形のａ、ｂの部分でなさ
れるのであり、この時の振幅は材料が望性変形し得る範
囲の振幅で周波数はパンチと材料が融着しない範囲で設
定する。

さらに、シーケンサ（１８）からの指令を受けて切換弁
（１９）が作動してパンチクランプシリンダ（９）が作
動して上パンチ（６）を降下させて下方に圧力を加えて
、第１図（ハ）に示すように材料（Ｗ）を打抜く。打抜
加工中サーボシリンダ（１３）にはサーボアンプ（１５
）からの指令でサーボ弁（１４）が作動して０．５〜１
００＋１２の振動が加えられる。切口端面部は繰り返し
の変形が加わることで「だれ」の発生が抑制され、シャ
ープな切口面が形成される。

なお、第２図に示す振動波形は打抜工程である０部にお
いて振動をパンチに加えながら第１図（ハ）に示す打ち
抜きを行うのであるが、この時の打ち抜き速度は３０ｍ
／ｓ以下となるように設定する。この速度よりも速くな
ると破断面の割合が多くなってしまうからである。

第２図のｄ部はパンチと金属材料またはダイと打抜いた
試料のこすり合わせ領域を示すが、この時間は０でも差
支えない。加工完了後上ダイ（４）、上・下パンチ（６
）、　（１０）を原位置に復帰させる。なお、第７図に
示すものはサーボ弁の代りに偏心カムを用いた装置の概
略を示す。偏心カム（２３）は偏心カムベース（２６）
に戴置されたモータ（２２）の出力軸（２７）に取付け
られる。また偏心カムベース（２６）はコントローラ（
２１）の指令によって作動する切換弁（２４）を経て圧
油が打ち抜きシリンダ（２５）に送られて昇降できる。

従って偏心カムベース（２６）の上昇時に偏心カムの回
転に伴って生ずる振動が加振フレーム（１２）を振動さ
せて打抜き加工を行うものである。クランプ方法や加振
方法は上述の実施例とほぼ同様なので詳細説明は省略す
る。但し、第２図（ａ）の振動波形は零である。

種々の材質の板材になされた剪断加工例は第１表に示す
とおりである。

次に、第６図及び第７図に示した装置を用いて金、銀、
銅、黄銅などの板材にコイニング加工及び剪断加工を行
う場合について説明する。この場合も上述の実施例と同
じ（板材を上下パンチ及び上下ダイにて拘束し、静水圧
（面圧５〜２００　ｋｇ／ｎ”　）を材料にかけると同
時に、上下パンチに０．５〜１００Ｈｚの上下の同期振
動を与えながら例えば第９図に示す装飾ブローチや第１
０図に示す動圧形スラスト軸受の形状（図に斜線で示し
た部分）にコイニング加工するのであるが、上述の実施
例と相違して第３図に示すように一対の上下パンチ（６
）、　（１０）の対向する先端に被加工材（Ｗ）の表面
に形成されるべき所定形状の成形溝（２８）が設けられ
ている。

第３図について加工過程を示す、上下パンチ（６）。

（１０）、上下ダイ（３１，（４１にて材料をクランプ
（拘束）する、パンチのクランプ力は材料がコイニング
成形加工可能な限り高い静水圧をかける。ダイのクラン
プは逆に著しい変形が生じない限度内のできるだけ高い
静水圧を材料の剪断線近傍にかける。

この状態で上下パンチに同期振動を加えコイニング成形
を行う。即ち、第４図に示す振動波形のａ。

ｂの部分で繰返し変形を与えることにより、パンチの成
形溝形状が材料に転写されコイニング成形される。なお
、コイニング加工のみでよいのであれば、この時点で上
下パンチ（６１，（１０）、上下ダイ（３１，（４）の
クランプを解除すれば良い。

第４図に示す振動波形の０部で上下一対のパンチは振動
しながら打抜きを行う。同図の振動波形のｄ部では上パ
ンチと材料、あるいは下ダイと抜かれた材料（Ｗ′）の
摺り合わせの領域であるが、材料によっては、この時間
は零でもよい。

なお、材料（Ｗ）に初期の拘束による静止水圧が加わっ
ている状態で上下パンチ（６１，（１０）に同期振動を
加えると、振動によって材料を変形させるが、静水圧と
重畳してより高い面圧が材料に繰り返し生ずる。これに
よってコイニングがより鮮明にできる。

さらに、第８図に示すように、図示しないサーボアンプ
からの指令により上パンチ（６）を振動するサーボシリ
ンダ（工３）が上パンチに直結し、下パンチ（１０）に
は上記の振動と同期せず、単に下パンチを昇降させる下
シリンダ（２９）が直結する装置を用いて、コイニング
と剪断を行った。その動作過程は第５図に示すとおりで
ある。

まず、板状延性金属材料（Ｗ）を上下ダイ（３）。

（４）にて拘束する。この時下パンチ（１０）の先端は
、下ダイ（３）の先端と同一位置に下シリンダ−（２９
）で保持されている。（この場合、下シリンダーは上昇
端に在る。）次いで圧力制御（または位置制御）された
サーボシリンダー（１３）により、上パンチ（６）を下
降させ材料をクランプする。この時点でサーボシリンダ
ー（１３）に振動を加え上パンチ（６）を振動させ、コ
イニング加工を行う。十分にコイニングがなされた時点
で、下シリンダ（２９）を下降させる。

この際の下降スピードは、上下パンチ間の圧縮力が著し
く低下しない程度にゆっくりと下降させる。

次いで上ダイ（４）、上パンチ（６）を解除してアンク
ランプ状態とする。最後に下シリンダ−（２９）を上昇
端に戻し材料（Ｗ）を取り出す。コイニング成形加工の
実例を第２表に示す。

（発明の効果） 本発明によれば、−工程により金属材料の切口面の性状
を破断面や「だれ」の無い剪断面のみの面性状にし、し
かも高精度の精密剪断を可能にしたので、従来のような
打抜き工程、仕上げ工程といった複数の工程が省略され
、１回の打抜き工程のみで仕上げまでを可能にすること
ができる。このため、自動化も容易であり、その効果は
顕著なものがある。さらに本発明に係るコイニング法に
よれば一工程にて金属のコイニング成形が可能であり、
しかも打ち抜きも同様に加工でき、従来のブレス−焼純
の繰返し、あるいはエツチング工程等の複雑な複数の工
程を比べて大幅に工程を短縮することができる。さらに
同しく自動化も容易でありその効果は多大である。

【図面の簡単な説明】

第１図（＜）　、　（０）’、　（７１）は本願発明の
剪断工程の説明図、第２図は同じく振動波形図、第３図
（イ）　、　（１１）　。 （ハ）は本願発明に係るコイニングを伴う剪断工程の説
明図、第４図は同振動波形図、第５図は同じく動作過程
図、第６図、第７図は本発明に共通して用いられた装置
の概略図、第８図は本発明のコイニングを伴う剪断工程
に用いられる装置の概略図、第９図はコイニング成形さ
れた装飾ブローチの正面図、第１０図は同じく動圧形ス
ラスト軸受の正面図である。 ３・・・下ダイ、４・・・上ダイ、６・・・上パンチ、
１０・・・下バンチ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）板状の金属材料を５〜２００ｋｇ／ｍｍ＾２の面
   圧で一対のダイ及び一対のパンチにて拘束し、次いでこ
   の状態で金属材料の厚み方向に０．５〜１０００Ｈｚの
   同期振動を与えながら所定形状に打抜くことを特徴とす
   る金属材料の剪断加工方法。
2. （２）板状の延性金属材料を５〜２００ｋｇ／ｍｍ＾２
   の面圧で一対のダイ及び先端に所定形状の成形溝が形成
   された一対のパンチにて拘束し、次いでこの状態で少く
   とも一方のパンチから金属材料の厚み方向に０．５〜１
   ００Ｈｚの振動を与えて材料表面にコイニング加工を行
   い、最後に所定形状に打抜くことを特徴とする金属材料
   の剪断加工方法。